专利名称：一种使用排水电磁铁的洗衣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用排水电磁铁的洗衣机，在国际专利分类表中，分类属于D06F39/08或F16K31/06。
背景技术：
使用排水电磁铁的洗衣机备有排水阀，牵引排水阀的排水电磁铁(以下可简称电磁铁)，向电磁铁输出电压的控制电路；开通排水阀时，控制电路向电磁铁输出吸合电压使之启动吸合；在排水阀开通期间，向电磁铁输出保持电压，使之保持吸合状态。
早期的洗衣机使用交流电源直接供电的单绕组交流电磁铁，由于存在较严重的电磁噪声和安全问题，后来大多改为使用直流排水电磁铁。其近况可见于2000年6月13日发布的中华人民共和国轻工行业标准QB/T2482-2000《直流排水电磁铁》，和《全自动洗衣机原理与维修》(福建科学技术出版社 2000年1月第1版 第27页)对于如图1所示机械结构的洗衣机，具有如图2所示排水电磁铁14及其控制电路；所述电磁铁14的线圈包括二个绕组——少匝数粗线径的吸合绕组L1和多匝数细线径的保持绕组L2；电磁铁14内设由衔铁吸合推动的动断式微动位置开关S；开关S与保持绕组L2并联，在电磁铁14的衔铁释放时处于闭合状态；洗衣机中对电磁铁14的控制电路主要是由单片机12控制的双向晶闸管V1和整流桥元件V2。在电磁铁14吸合启动时，开关S仍处于闭合状态，来自电源装置11的交流电压经双向晶闸管V1导通和整流桥元件V2整流为直流电压，全部施加在吸合绕组L1上形成足够大的初吸电流；在吸合动作完成转入保持状态时，开关S被电磁铁的衔铁推动至断开状态，保持绕组L2被接入电路，同样的直流电压施加在吸合绕组L1和保持绕组L2的串联电路上，使电流降低为保持电流。按照QB/T2482所列额定参数，额定电压下的电磁铁的额定保持电流Ib0远小于额定初吸电流Ic0，约为后者的几十分之一。所述洗衣机存在如下问题1、所述开关被推动至断开时，吸合绕组的大电感直流电流的续流回路受到所串联的保持绕组阻隔，以至在释放达焦耳级的电磁能量时产生相当高的过电压，明显损害开关触头和绕组绝缘，需对开关和绕组的性能提出较高的要求。限于体积和成本，使该开关达到足够的可靠性和寿命往往相当困难；如闭合不良，电磁铁在吸合启动时，保持绕组被接人电路，因而通过和保持电流一样的较小的电流以至不能吸合；如断开不良，电磁铁在吸合动作完成转入保持状态时，电力电子驱动电路输出的电压仍全部施加在吸合绕组上，因而长时间通过和初吸电流一样的较大的电流，导致电路过热，如未设有保护电路或其失灵，将烧毁吸合绕组，甚至发生电气火灾。由于牵引负载变大或电源电压偏低等电磁铁之外的事故以至电磁铁不能正常吸合并使开关断开时，即使事故扩大，发生上述长时间较大的电流的情况。
2、电磁铁使用二段绕组结构，其保持绕组为细线径绕组，材料单价较高，且需较高的绕制和绝缘处理工艺要求。在电磁铁处于保持状态时，二段线径差距颇大的绕组串联流过相同的保持电流，对吸合绕组，其电流密度太低，材料明显浪费；对保持绕组，其电流密度往往较高，以至温升偏高，影响安全和寿命。
为克服上述问题，本申请人的在先中国专利申请CN1393592《使用直流排水电磁铁的洗衣机》提出使用单绕组的直流电磁铁，控制向其供电的双向晶闸管电路的导通角，使之输出首先为额定初吸电压，然后降低为额定保持电压。该方法可克服传统直流排水电磁铁的绕组结构和位置开关的弊病，因而提高可靠性和降低成本，但双向晶闸管移相调压电路会对电源产生一些电磁干扰，对来自外部的干扰也较为敏感。为贯彻2003年8月开始实施的3C认证涉及的电磁兼容(EMC)标准，该方法需补充适当的电磁干扰抑制电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用排水电磁铁的洗衣机，在克服传统直流排水电磁铁的绕组结构和位置开关的弊病的同时，可免除晶闸管移相调压电路的电磁兼容(EMC)问题，其电路结构、功能和成本也较佳。
本发明的技术方案是一种使用排水电磁铁的洗衣机，备有排水机构及对其牵引的电磁铁，所述电磁铁的吸合电路和保持电路为同一绕组；其特征在于所述电磁铁经一电路单元接往电源；该电路单元由一于电磁铁吸合后保持接通的开关和一阻抗串联后与另一仅于电磁铁吸合过程接通的开关并联组成。
该技术方案巧妙地通过把限制电磁铁吸合后的阻抗和开关从电磁铁内移至外，虽然仍采用阻抗和开关的电路结构控制电磁铁的吸合过程，但既消除电磁铁内设阻抗和开关的种种弊病，又免于使用晶闸管移相调压方法，故不存在电磁兼容(EMC)问题，并具有相同功能，电路结构仍然比较简单经济。
该技术方案的第1种典型设计是开关所述电磁铁的绕组连接于一整流桥元件的直流输出端，第1双向晶闸管的主电极与一电容器串联后与第2双向晶闸管的主电极并联，整流桥元件的交流输入端经该并联电路接往电源；还具有控制器，其一于电磁铁吸合过程输出触发电压的接口连接第1双向晶闸管的控制极，另一仅于电磁铁吸合后输出触发电压的接口连接第2双向晶闸管的控制极。
该技术方案的第2种典型设计是第1晶闸管的主电极与一电感器串联后与第2晶闸管的主电极同极性并联，该电磁铁经该并联电路单元接往电源；还具有控制器，其一于电磁铁吸合过程输出触发电压的接口连接第1晶闸管的控制极，另一仅于电磁铁吸合后输出触发电压的接口连接第2晶闸管的控制极。该电路中各电感由于需要续流，所述电磁铁的绕组并联一二极管，且其导通方向与绕组电流方向相反；电感器的绕组也并联一二极管，其导通方向与绕组电流方向相反。
该技术方案的第3种典型设计是所述电磁铁的绕组连接于一整流桥元件的直流输出端，还包括具有于电磁铁吸合过程接通的第1触点和于电磁铁吸合后接通的第2触点的控制器；第2触点与一电容器串联后与第1触点并联，整流桥元件的交流输入端经该并联电路接往电源。
该技术方案的第4种典型设计是还包括具有于电磁铁吸合过程接通的第1触点和于电磁铁吸合后接通的第2触点的控制器；第2触点与一电感器串联后与第1触点并联，整流桥元件的交流输入端经该并联电路接往电源。对于直流工作的电磁铁，所述并联的二支路同向地各串联入一二极管；各电感由于需要续流，所述电磁铁的绕组并联一二极管，且其导通方向与该绕组电流方向相反；电感器的绕组也并联一二极管，其导通方向与该绕组电流方向相反。
以下附图用于说明
具体实施例方式图1为现有技术和本发明各实施例洗衣机结构略图。
图2为现有技术洗衣机的电磁铁及其控制电路图。
图3为本发明第1实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路图。
图4为本发明第2实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路图。
图5为本发明第3实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路图。
图6为本发明第4实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路图。
具体实施例方式
如图1所示现有技术一种洗衣机的机械基本结构，盛水桶1旋转自如地设有在内底部旋转自如地设有波轮2的洗涤桶兼脱水桶3，靠悬挂件4吊挂在洗衣机主体5中；电动机及其传动机构7设在盛水桶1的底部，把动力传递到波轮2和洗涤桶兼脱水桶3；供水系统8向洗涤桶兼脱水桶3内供水，排水阀9受电磁铁14牵引，把洗涤兼脱水桶3内的洗涤水等排出；控制电气控制器13控制上述过程。此是一种波轮式自动洗衣机的典型构成。但是并不限定是波轮式洗衣机，也可以是搅拌式洗衣机或滚筒式洗衣机。此外，电气控制器13可以是按照国家行业标准主要由单片机及晶闸管组成的洗衣机电脑控制板或电动机式程序控制器；电磁铁14也可连动牵引减速离合器，使洗衣机同时进行排水和脱水，或单独牵引减速离合器，使洗衣机传动系统进入脱水运转，同时启动电动排水泵排水。
本发明各实施例的洗衣机，是在如图1所示洗衣机的机械结构和图2所示的排水电磁铁14的控制电路基础上，把电磁铁14改为本发明各实施例的电磁铁14’或14”，以及对图2控制电路作如图3或图4或图5或图6所示改进。
本发明第1实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路如图3所示，其相对于图2的改进主要是——电磁铁14’的线圈只有一个绕组L，是以现有技术符合QB/T2482要求的产品(以下简称原产品)去除保持绕组和位置开关构成，L即如图2所示原产品的吸合绕组L1；
——在现有技术使用直流电磁铁的洗衣机电脑控制板上，增加双向晶闸管V3的主电极与电容器C的串联电路，该串联电路并联于原有控制电磁铁的双向晶闸管V1的主电极；——单片机控制电路12’相对于原电路增加了连接双向晶闸管V3控制极的接口，并且单片机原有仅对连接双向晶闸管V3控制极的接口控制的内设程序修改为这样的对该二接口的控制过程连接双向晶闸管V1控制极的接口仅于电磁铁吸合过程输出触发电压，连接双向晶闸管V3控制极的接口于电磁铁吸合后输出触发电压；当然也可以是该二接口均于电磁铁吸合过程输出触发电压，仅连接双向晶闸管V3控制极的接口于电磁铁吸合后输出触发电压。
由于该设计，在电磁铁14’吸合启动时，双向晶闸管V1导通，来自电源装置11的交流电压全部经双向晶闸管V1和整流桥元件V2整流为直流电压，施加在绕组L上形成足够大的初吸电流；在吸合动作完成转入保持状态时，双向晶闸管V1关断，仅双向晶闸管V3导通，电容器C被串入电磁铁14’的供电电路，被电容器C降低的交流电压经整流桥元件V2整流为直流电压，施加在绕组L上，使电流降低为保持电流。
本实施例洗衣机电源额定电压220伏，电磁铁14’的绕组L的电阻约90欧姆，选用的电容器C可采用常见的交流电动机用金属化薄膜电容器，价格较低廉且可靠，电容量为3微法，额定电压250伏。单片机对连接二双向晶闸管控制极的接口控制的内设程序中，电磁铁吸合过程的时间设定为0.2～1秒。双向晶闸管V3仅提供电磁铁吸合后的相当小的保持电流，故可以选择额定电流较低的元件；经分析和实验，额定电流1A的元件已充分满足要求。
本发明第2实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路如图4所示，其与图3所示第1实施例的差异在仅在于——图3中的双向晶闸管V1和V3改为图4中的单向晶闸管V1’和V3’；——图3中的整流桥元件V2在图4中取消；——图3中的电容器C改为图4中的电感器L1’。
按照该电路，来自电源装置11的交流电压经单向晶闸管V1’和V3’控制兼半波整流，在电磁铁14”吸合启动时，晶闸管V1’导通，来自电源装置11的交流电压全部经晶闸管V1整流为直流电压，施加在绕组L上形成足够大的初吸电流；在吸合动作完成转入保持状态时，晶闸管V1’关断，仅晶闸管V3’导通，电感器L1’被串入电磁铁14”的供电电路，被电感器L1’降低的直流电压，施加电磁铁14”上，使电流降低为保持电流。在该电路中，电磁铁14”的绕组L并联续流二极管V4，其导通方向与绕组电流方向相反；电感器L1’也并联续流二极管V5，其导通方向与绕组电流方向相反。续流二极管有利于半波整流供电的电感性负载形成比较连续的电流，并可改善电路切换时的过电压。由于为半波整流比图3中的全波整流的输出电压低一半，电磁铁14”的绕组L的匝数需比图3中的电磁铁14’的绕组L的匝数减少一半，线截面则增大一倍。
本发明第3实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路如图5所示，其与图3所示第1实施例的差异在仅在于，图3中电脑控制板的单片机控制电路12’驱动双向晶闸管V1和V3，改为图4中电动机式程序控制器13的程序凸轮驱动触点K1和K2，并在电路中有相应的功功能和程序。
本发明第4实施例洗衣机的电磁铁及其控制电路如图6所示，其与图4所示第2实施例的差异在仅在于，图4中电脑控制板的单片机控制电路12”驱动晶闸管V1’和V3’，改为图6中电动机式程序控制器13的程序凸轮驱动触点K1和K2，并在电路中有相应的功能和程序。
本发明第3和第4实施例中的电动机式程序控制器13的要求，见国家行业标准JB/T8968-1999《家用和类似用途的电动机式程序控制器》。
以上实施例和本申请人的在先中国专利申请所提出的以晶闸管调压电路代替传统直流电磁铁中的保持绕组L2和动断式微动位置开关S的作用一样，所使用的以原产品为基础改造而成的单绕组的直流电磁铁，还存在磁路、线圈体积和线径可以缩减的可行性，通过电磁优化设计，可达到缩小体积和进一步降低成本。
权利要求
1.一种使用排水电磁铁的洗衣机，备有排水机构(9)及对其牵引的电磁铁(14，14’，14”)，所述电磁铁的吸合电路和保持电路为同一绕组；其特征在于所述电磁铁经一电路单元接往电源(11)；该电路单元由一于电磁铁吸合后保持接通的开关和一阻抗串联后与另一仅于电磁铁吸合过程接通的开关并联组成。
2.根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于所述电磁铁的绕组连接于一整流桥元件(V2)的直流输出端，第1双向晶闸管(V3)的主电极与一电容器串联后与第2双向晶闸管(V1)的主电极并联，整流桥元件的交流输入端经该并联电路接往电源(11)；还具有控制器(12’)，其一于电磁铁吸合过程输出触发电压的接口连接第2双向晶闸管(V1)的控制极，另一仅于电磁铁吸合后输出触发电压的接口连接第1双向晶闸管(V3)的控制极。
3.根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于第1晶闸管(V3’)的主电极与一电感器串联后与第2晶闸管(V1’)的主电极同极性并联，该电磁铁(14”)经该并联电路单元接往电源(11)；还具有控制器(12”)，其一于电磁铁吸合过程输出触发电压的接口连接第2晶闸管(V1’)的控制极，另一仅于电磁铁吸合后输出触发电压的接口连接第1晶闸管(V3’)的控制极。
4.根据权利要求3所述的洗衣机，其特征在于所述电磁铁的绕组(L)并联一二极管(V4)，且其导通方向与绕组电流方向相反；电感器的绕组(L1’)也并联一二极管(V5)，其导通方向与绕组电流方向相反。
5.根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于所述电磁铁的绕组连接于一整流桥元件(V2)的直流输出端，还包括具有于电磁铁吸合过程接通的第2触点(K1)和于电磁铁吸合后接通的第1触点(K2)的控制器(13)；第1触点(K2)与一电容器串联后与第2触点(K1)并联，整流桥元件的交流输入端经该并联电路接往电源(11)。
6.根据权利要求1所述的洗衣机，其特征在于还包括具有于电磁铁吸合过程接通的第2触点(K1)和于电磁铁吸合后接通的第1触点(K2)的控制器(13)；第1触点(K2)与一电感器(L1’)串联后与第2触点(K1)并联，整流桥元件的交流输入端经该并联电路接往电源(11)。
7.根据权利要求6所述的洗衣机，其特征在于所述并联的二支路同向地各串联入一二极管(V6，V7)，并且所述电磁铁的绕组(L)并联一二极管(V5)，且其导通方向与该绕组电流方向相反；电感器的绕组(L1’)也并联一二极管(V4)，其导通方向与该绕组电流方向相反。
全文摘要
一种使用排水电磁铁的洗衣机，备有排水机构及对其牵引的电磁铁，所述电磁铁的吸合电路和保持电路为同一绕组；其特征在于所述电磁铁经一电路单元接往电源；该电路单元由一于电磁铁吸合后保持接通的开关和一阻抗串联后与另一仅于电磁铁吸合过程接通的开关并联组成。该技术方案把限制电磁铁吸合后的阻抗和开关从电磁铁内移至外，既消除电磁铁内设阻抗和开关的种种弊病，又免于电磁兼容(EMC)问题，并具有相同功能，电路结构仍然比较简单经济。
文档编号F16K31/06GK1782192SQ200410077259
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者区长钊, 伍卓铨 申请人:金羚电器有限公司